¿Por qué la ley de Ohm no funciona para las aspiradoras?

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He estado aprendiendo sobre la ley de Ohm y probando la resistencia a través del enchufe de mis electrodomésticos y calculando la corriente.

Por ejemplo, mi tetera tenía 22 ohmios (10,45 amperios) y está protegida por un fusible de 13 A.

Esto tiene sentido, y estoy de acuerdo con eso, pero luego probé la aspiradora que tenía una resistencia de 7.7 ohmios, lo que equivale a 29.8 amperios que seguramente debería quemar el fusible de 13 A, pero no es así. Ahora he probado dos aspiradoras diferentes que tienen la misma pequeña lectura de resistencia en vivo y neutral.

Seguramente este sería un corto directo, pero funciona bien, ¿cambia la resistencia o qué?

Dominic Edwards
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Es un gran paso tomar la ley de ohmios en los circuitos de CC e intentar aplicarla en los circuitos de CA. ¿Cómo estás con números complejos y reactancias?
Andy alias
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Y también efectos motores.
Trevor_G
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Respuesta rápida: los motores no son simplemente resistencias, también tienen características inductivas.
The Photon
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La resistencia solo le brinda información sobre la corriente continua. También tenga en cuenta que esta resistencia podría depender de la corriente. Si tienes circuitos de CA, depende de tu impedancia, ahí es donde entran en juego los condensadores y la inductancia. Editar: Es importante que tenga en cuenta que la impedancia también depende de la frecuencia
Felix Crazzolara
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Buena pregunta por cierto. ¡La respuesta no siempre es obvia hasta que haya tratado con motores a nivel eléctrico!
Cort Ammon

Respuestas:

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Los 7,7 ohmios que midió es la resistencia del devanado del motor. Pero ese no es el único factor que determina su corriente de funcionamiento.

Es posible que su aspiradora se acerque a los 30 A calculados cuando se aplica la potencia instantánea, pero tan pronto como el motor comienza a girar, genera un voltaje que es proporcional a la velocidad (llamado emf) que se opone al voltaje aplicado, disminuyendo el voltaje neto disponible para conducir la corriente a través de los devanados. A medida que aumenta la velocidad del motor, la corriente (y, por lo tanto, el par producido por el motor) disminuye, y la velocidad se estabiliza en el punto donde el par producido por el motor coincide con el par requerido para impulsar la carga a esa velocidad.

Los fusibles no se funden al instante. Pero si tuviera que bloquear el motor para que no pudiera girar, ese fusible no duraría mucho.

usuario28910
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A veces, la aspiradora se apodera accidentalmente de algo que no debería (como las alfombras) que impide que el cepillo (y presumiblemente, por el sonido, el motor) gire. Sin embargo, nunca he tenido nada en este viaje ...
Michael
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@ Michael: Me refería al motor principal que impulsa el ventilador o impulsor que crea la succión. Típicamente, el cepillo es impulsado por un motor separado más pequeño. Como se espera razonablemente que el cepillo se atasque ocasionalmente, ese motor estaría diseñado para tolerar esa condición sin generar una corriente excesiva.
usuario28910
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Ah, y ahora entiendo por qué mis luces se atenúan momentáneamente cuando enciendo una aspiradora, pero se recuperan casi al instante.
esponjoso
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¿Entonces supongo que el hecho de que mi aspiradora dispare el interruptor cuando lo conecto a un enchufe en particular solo significa que el enchufe ya está sobrecargado (tablero de distribución)?
ArtOfCode
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@ MichaelKjörling, por eso siempre te dicen que no conectes tu impresora láser a un UPS. Puede (y debe) enchufarlo a un tomacorriente protegido contra sobretensiones en el UPS, pero no en el lado de alimentación. Sin embargo, supongo que si el UPS tiene suficiente capacidad para ejecutar la PC, los monitores y todo lo demás, y no darse por vencido cuando el láser se enciende, no hay una razón real para no hacerlo (aparte del grito sangriento asesinato) .
FreeMan
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Una aspiradora no es una resistencia, y el voltaje de línea de la salida no es CC (corriente continua) . La ley de Ohm se aplica a resistencias y CC. La ley de Ohm no se aplica directamente a su motor conectado a una fuente de CA (corriente alterna) .

Para los motores, debe observar las reglas para corriente alterna e inductores. Son mucho más aplicables a su caso.

JRE
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2
La Ley de Ohm también funciona con cargas puramente resistivas (e incandescentes) en CA. Es por eso que AC es RMS: cuando cambiaron de 110VDC a 110VAC, eligieron el voltaje que haría que los calentadores y las bombillas funcionaran correctamente. No motores obviamente. No se puede poner CA en un motor de CC.
Harper - Restablece a Monica
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La ley de @Harper Ohm siempre es cierta, pero debe usar la impedancia al hablar de CA, no solo de resistencia.
DerStrom8
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Una vez más, las reglas para inductores y condensadores son relevantes pero no importantes en un motor EMF (el motor que actúa como generador y cancela la mayor parte del voltaje aplicado) es lo que importa aquí.
Brian Drummond
> volver EMF ... Bingo!
dannyf
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@ DerStrom8 Si toma la Ley de Ohm como la definición de resistencia, entonces siempre es cierto (por definición), pero sigue siendo inútil para algunos dispositivos que tienen una resistencia en constante cambio.
user253751
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La "resistencia" es para circuitos de CC. Si bien la resistencia sigue desempeñando un papel en la CA, también hay otra característica para los circuitos de CA llamada "Reactancia", que efectivamente es solo resistencia a la corriente alterna. La "reactancia" es proporcionada por la inductancia y la capacitancia y los cambios con la frecuencia, según las siguientes fórmulas:

XL=2πfL
XC=12πfC

XLXCfLC

Juntos, la resistencia y la reactancia (ya sea inductiva o capacitiva) se convierten en un número complejo de la forma

Z=R±jX

Rj1XZZR

DerStrom8
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La reactancia no es tan importante en un motor, sí la EMF.
Brian Drummond
volver EMF es ciertamente importante, pero si estás tratando de determinar el sorteo actual, entonces no puedes ignorar la reactancia.
DerStrom8
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"Entonces, ¿cambia la resistencia o qué?"

La respuesta corta es sí...

La respuesta larga es mucho más compleja, pero no te confundiré con los detalles.

En una cáscara de nuez, su aspiradora tiene bobinas magnéticas. Las bobinas y especialmente los motores son cargas complejas , no simplemente resistivas como su hervidor de agua. Estas cargas son especialmente sensibles a la corriente alterna. Eso produce una "resistencia efectiva" que es MUCHO, MUCHO más grande que la resistencia de CC que mides con tu multímetro.

Y sí, aún no ha preguntado, pero cuando lo enciende por primera vez, el aumento de corriente inicial puede ser GRANDE.

Sin embargo, la resistencia efectiva aumenta muy rápidamente a medida que el motor arranca. El electrodoméstico está diseñado para que la sobretensión sea muy corta, lo suficientemente corta como para que el fusible no tenga tiempo de calentarse y derretirse.

Aunque en algunos países, como la mayoría de América del Norte, puede notar que las luces en el mismo circuito se atenúan brevemente cuando enciende el "aspirador".

Sin embargo, detener el motor PUEDE crear algunas corrientes fuertes. Cuando agarras el borde de esa alfombra con la aspiradora y el motor comienza a quejarse ... apágalo.

Trevor_G
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¿Cuando lo atrapas con el rotor?
Gregory Kornblum
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Los motores crean un voltaje opuesto a la fuente, Back EMF. Entonces, la ley de Ohm funciona, pero no es solo resistencia y voltaje de fuente en la ecuación.

Gregory Kornblum
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¿Por qué la ley de Ohm no es válida para las aspiradoras?

Fma=F/metro

Todas las leyes, ciertamente todas las leyes físicas , solo funcionan para un entorno particular y bien definido. La ley de Ohm (en su forma más simple, que es lo que supone un multímetro) funciona para resistencias idealizadas . Ocurre que un hervidor de agua se comporta más o menos como una resistencia idealizada, y obviamente las resistencias que usa los circuitos electrónicos también lo hacen. Pero a priori, no hay absolutamente ninguna razón para pensar que un componente desconocido desconocido deba obedecer la ley de Ohm, como no hay razón para suponer que las leyes de movimiento planetario de Kepler deberían ser válidas para su hervidor de agua.

Sólo en unos pocos casos, se entera de que una ley que trabaja para algún objeto físico Un resulta también el trabajo para un objeto completamente diferente B . Esas incidencias son los momentos realmente emocionantes en física, como cuando Einstein propuso que la invariancia de Lorentz , que primero se conocía como una propiedad de las leyes de electrodinámica de Maxwell, también es válida para los cuerpos masivos. Que esta predicción injustificada resultó ser cierto es lo que hace un teoría de la relatividad física adecuada teoría , en lugar de sólo una ley - al igual que la ley de Ohm, que es sólo una descripción de lo que, además, resistencias hacen.


Bien, en un nivel leyes de Newton hacer del trabajo de curso para las resistencias: si se aplica una fuerza a una resistencia que, se va a acelerar muy brevemente hasta que las juntas de soldadura se aplican una contra-fuerza de sujeción de nuevo. Todas las fuerzas juntas, la ley de Newton se cumple nuevamente. Del mismo modo, incluso una aspiradora puede en realidad, en un sentido general, cumplir con la ley de Ohm, si considera las inductancias del motor como impedancias / reactancias adicionales (imaginarias). Esos no son visibles para su multímetro, al igual que las uniones de soldadura que sostienen su resistencia hacia abajo no son visibles para el tipo que lo pesó antes de que lo incluyera en el circuito.

Incluso eso no es completamente cierto: de hecho, la resistencia depende de la temperatura, que también está influenciada por la corriente; y hay efectos más complicados como el ruido de Johnson . ¡En un sentido suficientemente pedante, las resistencias no obedecen la ley de Ohm!

a la izquierda
fuente
Y lamentablemente, las resistencias no newtonianas son bastante caras. :)
Wossname
La ley de Ohms funciona para todo. Solo se aplica a la parte resistiva. Todo tiene tal. Es MUY grande en algunos casos. Muy. Y cuando la resistencia cambia, la ley de Ohms todavía se aplica, pero el resultado varía a medida que cambia la resistencia.
Russell McMahon
@RussellMcMahon no, no funciona para todo. Claro, puede medir algunos pares de voltaje / corriente, realizar un ajuste lineal simple y llamar al coeficiente lineal "la resistencia". Eso es esencialmente lo que hace un multímetro decente. Pero, en general, el resultado no está bien definido, dependerá sustancialmente de cómo elija las condiciones de contorno de la medición; solo para sistemas lineales puede especificar un procedimiento que siempre dé resultados consistentes correspondientes a la parte resistiva .
Leftaroundabout
... Para componentes no lineales, lo mejor que puede hacer es considerar la "ley de Ohm local" Uyo=Ren el límite de baja frecuencia, pero los circuitos no triviales no tienen un estado de equilibrio real, por lo que nunca obtendrá resultados consistentes.
Leftaroundabout
@leftaroundabout - Por favor, para ver mi respuesta escrita hace un tiempo. Todavía afirmo que se aplica a todo, PERO estoy de acuerdo con lo que dices con fines prácticos. Mi punto (ver respuesta) es que funciona esencialmente por definición para lo que se aplica, aunque esto puede no ser demasiado útil. De mi ejemplo de "resistencia del puente de la torre": "... Probablemente es inmensamente grande, varía continuamente y no es una medida demasiado útil de nada ... Cuando la resistencia de un objeto cambia, la ley de Ohms todavía se aplica pero el resultado varía a medida que cambios de resistencia ". como dices
Russell McMahon
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La ley de Ohm se puede considerar como una relación exacta cuando se trata de resistencias ideales, o una aproximación cuando se trata de resistencias no ideales o parte de un conjunto general de "leyes" cuando se trata de resistencias más "algo más" o con resistencias que son significativamente afectado por su entorno de alguna manera.

La ley de Ohm siempre se aplica a las cosas a las que debe aplicarse,
es decir, a las resistencias invariantes puras.

Si no funciona para una 'cosa', entonces la cosa no es una resistencia invariante pura.
Puede ser

  • una resistencia más inductancia, o
  • una resistencia afectada por el voltaje aplicado o
  • actual o
  • campo eléctrico o
  • efectos térmicos o
  • ...

En el caso de un motor de aspiradora, "ve" un inductor de campo, más un inductor de rotor, más la resistencia de ambos más algo de resistencia de cableado. La CA aplicada tiende a verse más afectada por la inductancia que por la resistencia.

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Las siguientes declaraciones aparentemente estúpidas y pedantes (que de hecho pueden ser estúpidas y pedantes :-)), todavía explican bien la situación general del mundo real:

  • La ley de Ohms funciona para todo.
  • Solo se aplica a la parte resistiva.
  • Todo tiene una parte resistiva.
  • Es MUY grande en algunos casos. Por ejemplo, el Tower Bridge en Londres, Inglaterra, tiene una resistencia que se puede medir desde dos puntos elegidos en cada extremo. Probablemente es inmensamente grande, varía continuamente y no es una medida demasiado útil de nada.

  • Cuando la resistencia de un objeto cambia, la ley de Ohm todavía se aplica, pero el resultado varía a medida que cambia la resistencia.

Russell McMahon
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"Todo tiene una parte resistiva" Aunque algunas personas trabajan muy duro para encontrar maneras de hacer materiales que, um, se resisten a esta declaración ...
una CVn
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Un motor tiene bobinas y, por lo tanto, posee inductancia. La inductancia siempre trata de oponerse a la causa produciéndola por la fem. El motor también tiene la capacidad de rotar. Por lo tanto, el motor gira en una dirección que se opone al cambio en el campo magnético o en la curva debido a la corriente alterna siempre cambiante.

Por lo tanto, la corriente alterna está obstruida tanto por la fem posterior como por el giro del motor. Por lo tanto, aunque la resistencia es pequeña, la obstrucción al flujo de corriente es alta. Esta es la razón por la que la corriente consumida es muy alta cuando el motor está atascado y mientras está arrancando (inicialmente en reposo, por lo tanto, no hay rotación para bloquear el cambio de corriente).

Vishnu Sukumaran
fuente